[发明专利]用于头戴式显示器中的散光校正的系统和方法

说明书

所公开的系统可以包括：(1)透镜组件，该透镜组件响应于至少一个第一控制信号，在显示设备和观看者的眼睛之间的光路上提供沿着电子可控轴位定向的电子可控柱镜度；以及(2)控制器，该控制器(a)接收指示观看者的眼镜处方的柱镜度分量和柱镜轴位分量的信息，以及(b)基于该信息生成该至少一个第一控制信号以使得透镜组件为观看者提供沿着柱镜轴位分量定向的柱镜度分量。还公开了各种其他系统和方法。

交叉引用

本申请要求2018年2月27日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR ASTIGMATISMCORRECTION IN A HEAD-MOUNTED DISPLAY”的美国申请第15/906,295号的权益，该美国申请的全部内容通过引用并入本文。

背景

在至少一些当前的头戴式显示器(HMD)(例如在虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统、混合现实(MR)系统等中使用的那些头戴式显示器)中，需要处方眼镜的观看者(例如，不是通过隐形眼镜或屈光手术进行光学校正的候选者的观看者)在使用HMD时(例如，由于HMD内的空间限制)可能会在佩戴这些眼镜时经历一些困难或不适。

一些HMD可以包括变焦光学系统，其中两个或更多部件之间(例如，观看者的眼睛、显示设备、观看透镜(viewing lens)等中的一个或更多个之间)的焦距可以在使用期间被改变，以模拟用户和显示设备上描绘的对象之间的距离差异。因此，在一些示例中，也可以使用相同的变焦光学系统来校正观看者的眼镜处方的球镜分量(spherical component)，从而可能允许观看者在没有眼镜的情况下使用这种HMD。

然而，某些观看者也可能表现出一定程度的散光(astigmatism)，这通常是由于眼睛的角膜或晶状体的不对称(例如，非球形)形状造成的，这可能导致在不同平面中传播的光线具有不同的焦点。因此，需要眼镜进行散光校正的观看者在使用HMD(包括使用变焦光学系统的那些HMD)期间可能会遇到视觉困难。

概述

如下文将更详细描述的，本公开描述了用于散光校正的系统和方法，例如可以在头戴式显示器(HMD)中使用的系统和方法。在一个示例中，系统可以包括：(1)透镜组件，该透镜组件响应于至少一个第一控制信号，在显示设备和观看者的眼睛之间的光路上提供沿着电子可控轴位定向的电子可控柱镜度(cylindrical power)；以及(2)控制器，该控制器(a)接收指示观看者的眼镜处方的柱镜度分量和柱镜轴位分量的信息，以及(b)基于该信息生成该至少一个第一控制信号以使得透镜组件为观看者提供沿着柱镜轴位分量定向的柱镜度分量。在一些示例中，透镜组件可以包括(1)提供电子可控柱镜度的第一液晶透镜，以及(2)耦合到第一液晶透镜的旋转致动器，该旋转致动器沿着电子可控轴位定向第一液晶透镜。在其他实施例中，透镜组件可以包括：(1)第一液晶透镜，其提供沿着第一恒定轴位(constant axis)定向的第一电子可控柱镜度；以及(2)第二液晶透镜，其提供沿着第二恒定轴位定向的第二电子可控柱镜度，该第二恒定轴位与第一恒定轴位是旋转偏移的，其中控制器可以基于该信息确定第一和第二电子可控柱镜度，该第一和第二电子可控柱镜度导致为观看者提供沿着柱镜轴位分量定向的柱镜度分量。在一些这样的示例中，第一恒定轴位和第二恒定轴位之间的旋转偏移可以在大于零度至小于180度的范围内。此外，在一些实施例中，第一恒定轴位和第二恒定轴位之间的旋转偏移可以大约为45度。

在一些实施例中，该系统可以包括致动器，该致动器基于至少一个第二控制信号改变显示设备和观看者的眼睛之间的距离，其中控制器可以(a)接收指示观看者的眼镜处方的球镜度分量的另外的信息，以及(b)基于该另外的信息生成至少一个第二控制信号以补偿观看者的球镜度分量。在其他示例中，该系统可以包括(1)在显示设备和观看者的眼睛之间的光路上的观看透镜；以及(2)致动器，其基于至少一个第二控制信号改变观看透镜和显示设备之间的距离，其中控制器可以(a)接收指示观看者的眼镜处方的球镜度分量的另外的信息；以及(b)基于该另外的信息，生成至少一个第二控制信号，以补偿观看者的球镜度分量。